Способ упрочнения металлических втулок с нагревом



Способ упрочнения металлических втулок с нагревом
Способ упрочнения металлических втулок с нагревом

 


Владельцы патента RU 2584103:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный универстет-учебно-научно-производственный комплекс" (ФГБОУ ВПО "Госуниверситет-УНПК") (RU)

Изобретение относится к упрочнению металлических втулок. Осуществляют фиксацию торцов полой заготовки. Вращают полую заготовку. Нагревают внутреннюю поверхность полой заготовки до температуры, не достигающей температуры рекристаллизации материала заготовки. Осуществляют обкатку ее наружной поверхности путем возвратно-поступательного осевого перемещения роликовой матрицы. Используют роликовую матрицу, состоящую из одного или более роликов, один из которых имеет участок большего диаметра. В результате обеспечивается увеличение глубины упрочненной зоны заготовки. 1 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам упрочнения втулок.

Известен способ изготовления втулок, включающий получение полой заготовки и последующую обработку ее наружной поверхности обкаткой в роликовой матрице с фиксацией торцов заготовки, при этом обработку наружной поверхности заготовки осуществляют одновременно с ее формированием путем возвратно-поступательного движения одного или более роликов, имеющих участок большего диаметра (см. патент РФ №2340423 РФ, МПК В21Н 1/22, В82В 3/00, опубл. 10.12.2008).

Однако известный способ имеет существенный недостаток, который заключается в следующем. Глубина градиентно упрочненной зоны, а также величина упрочнения на обкатываемой поверхности зависят от глубины внедрения в заготовку участка ролика большего диаметра и от числа возвратно-поступательных движений роликов. При этом, чтобы зона деформации проникала на более значительную глубину, необходимо увеличивать оба эти параметра, но тогда, несмотря на отрицательное квазигидростатическое напряженное состояние деформируемого участка, еще до достижения необходимой глубины деформированного слоя в поверхностных слоях заготовки достигается максимально возможное упрочнение, исчерпывается резерв пластичности материала и начинается шелушение. Это не позволяет получить изделие с заданной увеличенной глубиной упрочнения, особенно если в поверхностных слоях максимальное упрочнение не требуется.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в расширении номенклатуры обрабатываемых изделий, а также увеличении глубины упрочненной зоны при одновременном обеспечении заданного упрочнения поверхностных слоев изделия.

Техническая задача достигается тем, что в способе упрочнения металлических втулок с нагревом, включающем фиксацию торцов полой заготовки, вращение полой заготовки и одновременную обкатку ее наружной поверхности путем возвратно-поступательного осевого перемещения роликовой матрицы, состоящей из одного или более роликов, один из которых имеет участок большего диаметра, обеспечивают нагрев внутренней поверхности полой заготовки до температуры, не достигающей температуры рекристаллизации материала заготовки.

Технический результат заключается в расширении номенклатуры обрабатываемых материалов за счет возможности обработки твердых материалов ввиду снижения сопротивления деформированию, а также в увеличении глубины упрочненной зоны при одновременном обеспечении заданного упрочнения поверхностных слоев изделия.

Сущность изобретения поясняется чертежом, представляющим схему способа для упрочнения металлических втулок с нагревом.

Способ осуществляется следующим образом.

Заготовку 1, установленную на оправку 2, имеющую нагревательный элемент 3 с возможностью контроля его температуры, устанавливают в роликовую матрицу 4, состоящую из роликов, один из которых имеет участок 5 большего диаметра. Торцы фиксируют прижимами 6. Затем включают нагревательный элемент 3. После достижения оправкой 2 и внутренней поверхностью заготовки 1 температуры, близкой, но не достигающей температуры рекристаллизации материала обрабатываемой заготовки, заготовке 1 сообщают крутящий момент Мкр и начинают ее обкатку с одновременным возвратно-поступательным осевым перемещением роликовой матрицы 4. После совершения необходимого для достижения заданного упрочнения количества возвратно-поступательных перемещений роликовой матрицы 4 выключают нагревательный элемент 3, разводят ролики, отводят прижимы 6 и извлекают готовое изделие.

В процессе обработки в зоне деформации возникает напряженное состояние квазигидростатического сжатия, что способствует увеличению пластических свойств материала и, соответственно, достижению накопленной деформации, необходимой для получения упрочненной субмикро- и нанокристаллической структуры материала. Так как нагрев заготовки осуществляется от ее внутренней поверхности, а от ее наружной поверхности происходит активная теплоотдача, то по сечению заготовки возникает градиент температур и, соответственно, градиент сопротивления деформированию: ближе к наружной поверхности заготовки сопротивление деформированию больше, к внутренней поверхности - меньше. Это приводит к тому, что при внедрении в заготовку участка ролика большего диаметра зона пластичности распространяется в более глубокие слои заготовки, тем самым увеличивая глубину зоны упрочнения. Так как температура нагрева заготовки даже на внутренней поверхности не достигает температуры рекристаллизации, разупрочнения материала не происходит, а возврат, протекающий при более низких температурах, способствует снятию остаточных напряжений в изделии.

Пример. Брали полую литую обточенную никелевую заготовку марки НП2 ГОСТ 492-2006 диаметром 45×30 мм, высотой 80 мм, помещали на позицию обработки в оправке и фиксировали торцы заготовки. Нагревали оправку до температуры 525°C. Затем сводили ролики и сообщали заготовке крутящий момент и одновременно внешнюю поверхность деформировали многократным возвратно-поступательным осевым перемещением деформирующих трех роликов диаметром 45 мм с силой 20 кН. Один из роликов имел участок большего диаметра. При этом торцы заготовки фиксировались. После завершения обработки все элементы возвращали в исходное состояние и удаляли готовую втулку с позиции обработки. Для сравнения провели обработку аналогичной втулки из никеля марки НП2 ГОСТ 492-2006 по способу, описанному в прототипе.

В результате по способу упрочнения металлических втулок с нагревом получали втулку из никеля марки НП2 ГОСТ 492-2006, требуемой упрочненной и градиентной от внутренней поверхности структурой металла, при этом глубина упрочнения была на 20% больше, чем при обработке по способу, описанному в прототипе, без возникновения шелушения на наружной поверхности.

Способ упрочнения металлических втулок, включающий фиксацию торцов полой заготовки, вращение полой заготовки и одновременную обкатку ее наружной поверхности путем возвратно-поступательного осевого перемещения роликовой матрицы, состоящей из одного или более роликов, один из которых имеет участок большего диаметра, отличающийся тем, что обеспечивают нагрев внутренней поверхности полой заготовки до температуры, не достигающей температуры рекристаллизации материала заготовки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к упрочняющей обработке деталей. Обеспечивают пропускание в месте контакта деформирующего инструмента с деталью импульсов электрического тока.

Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть использовано при финишной обработке поверхностей прецизионных деталей. Способ включает предварительную обработку заготовки с обеспечением макрогеометрии ее поверхности и последующее формирование на ней маслоудерживающего рельефа, который формируют на станке с ЧПУ путем нанесения сферической фрезой взаимно перпендикулярных канавок с параметрами, обеспечивающими получение толщины смазочной пленки не менее 5 мкм, приходящейся на единицу площади обрабатываемой поверхности.

Изобретение относится к отделочно-упрочняющей обработке цилиндрических поверхностей деталей выглаживанием. Осуществляют вращательное движение детали и продольное перемещение алмазного выглаживающего инструмента.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при обработке щеточными машинами. Последняя содержит вращающийся от привода держатель щетки, кольцевую щетку, имеющую фланец с направленной наружу щетиной, и стопорное устройство, погруженное во вращающийся фланец со щетиной.

Изобретение относится к устройствам для пластического деформирования кромок двутавров. Устройство содержит обминающие ролики, имеющие галтель для пластического деформирования каждой кромки двутавра и выполненные из материала с твердостью выше, чем материал заготовки двутавра.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для ультразвукового упрочнения деталей типа тел вращения на станках с ЧПУ. Устройство содержит корпус, акустическую систему, состоящую из преобразователя, соединенного с волноводом, на торцевой части которого закреплен излучатель ультразвука.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при поверхностном пластическом деформировании маложестких заготовок с криволинейными поверхностями.

Изобретение относится к упрочнению металлических деталей машин поверхностным пластическим деформированием. Осуществляют зажатие детали снизу и сверху по ее краям посредством установленных в раме вращающихся прижимных валов.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при поверхностном пластическом деформировании цилиндрических и торцовых поверхностей. Осуществляют обработку вращающейся заготовки сферическим деформирующим элементом более высокой твердости по сравнению с твердостью материала обрабатываемой заготовки.

Изобретение относится к отделочно-упрочняющей обработке деталей методами поверхностного пластического деформирования. Осуществляют внедрение деформирующего элемента в обрабатываемую поверхность и его перемещение по обрабатываемой поверхности.

Устройство относится к упрочнению металлических втулок. Устройство содержит оправку и роликовую матрицу, установленную с возможностью вращения и относительного осевого возвратно-поступательного перемещения вдоль оси оправки.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к устройствам для упрочнения металлических трубных изделий. Устройство содержит оправку и роликовую матрицу.

Изобретение относится к ролику накатного инструмента. Ролик расположен в корпусе на болте между головкой болта и крышкой с возможностью свободного вращения.

Изобретение относится к устройствам для чистовой и упрочняющей обработки поверхностей тел вращения сложного профиля. Устройство содержит клиновой ролик с выпуклой образующей рабочего профиля и переменной кривизной в его осевом сечении и рычажный силовой пружинный механизм прижима ролика к детали.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам получения металлических втулок. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам изготовления втулок. .

Изобретение относится к машиностроению, а именно к технологическим операциям механической обработки деталей типа конических и фасонных роликов, колец высокоточных подшипников.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве заготовок, имеющих форму тел вращения. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве заготовок, имеющих форму тел вращения. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при производстве заготовок, имеющих форму тел вращения. .
Наверх